全路域?qū)嵕盎?！AI圖像識別激活路政管理新模式

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公路管理智能化的先決條件是要“看得見”。無人機、衛(wèi)星遙感等先進的圖像獲取技術(shù)成熟普及后，全路域可視化、實景化、數(shù)字化，并運用圖像識別技術(shù)實現(xiàn)智能分析決策成為重要發(fā)展方向。

江蘇省于2017年至2019年三年間全力開展交通干線沿線環(huán)境綜合整治五項行動，整治“臟、亂、差”，清理違法設(shè)施，提升綠化水平，并從2020年開始將其轉(zhuǎn)化為長效管理工作。在此期間，江蘇省交通運輸綜合行政執(zhí)法監(jiān)督局始終堅持“眼見為實”四字準(zhǔn)則，一段文字材料、一串統(tǒng)計數(shù)字，難以作為路域環(huán)境整治、路政執(zhí)法的決策依據(jù)，管理部門很難做出客觀公正的分析決策。面向全省大體量的公路管理工作，江蘇省交通綜合執(zhí)法局在“江蘇省公路路域環(huán)境路政管理平臺”上建立了“全省公路路域?qū)嵕耙粡垐D”，實現(xiàn)了坐在辦公室里看現(xiàn)場，并以此運用AI圖像識別技術(shù)智能分析，緩解了人力不足，形成了一套科學(xué)高效的公路路域環(huán)境路政執(zhí)法智能管理手段。

“江蘇省公路路域環(huán)境路政管理平臺”，是南京中設(shè)航空科技發(fā)展有限公司（簡稱“中設(shè)航空”）綜合運用無人機航拍航測、機器視覺和地理信息管理技術(shù)開發(fā)的智能業(yè)務(wù)平臺。平臺利用無人機、衛(wèi)星遙感等技術(shù)獲取公路路域立體式無死角影像數(shù)據(jù)，并實現(xiàn)地圖化部署，可在全省地圖上“點哪里看哪里”，并運用AI圖像識別技術(shù)加以分析，客觀判定公路沿線各類路域環(huán)境路政執(zhí)法存在問題。同時，與日常巡查工作掛鉤，做到不斷更新、不斷分析、動態(tài)銷號、可溯可查，為直觀了解全省動態(tài)、重點問題追查留證、宏觀分析決策和開展執(zhí)法成效評價工作提供長期、完整、翔實的資料。

空地一體 全省公路路域?qū)嵕耙粡垐D

“江蘇省公路路域?qū)嵕耙粡垐D”是中設(shè)航空將無人機視頻、正射影像、傾斜攝影在GIS圖層上定位建模部署，并與全省高速公路、普通國省干線及農(nóng)村公路基礎(chǔ)信息數(shù)據(jù)相銜接而建立的一套地理信息影像數(shù)據(jù)庫，全面直觀地展示公路200米帶寬范圍內(nèi)地面厘米級的清晰度。

公路沿線環(huán)境整治對象分布復(fù)雜、涉及面廣且體量大，傳統(tǒng)“車載人走”巡查效率低、視野盲區(qū)多。例如橋下空間、綠化隱蔽、建筑物立面、邊溝堵塞等。中設(shè)航空自主研發(fā)的“空地一體化”數(shù)據(jù)采集手段，利用無人機空中45度視頻雙向采集、90度正射影像及地面車載視頻雙向采集，覆蓋全路域，做到全方位、無死角。通過常態(tài)化的巡查更新工作，平臺中部署著全省最新的公路影像資料，所有數(shù)據(jù)資料記載了錄制時間、地理位置坐標(biāo)和公路樁號，所見影像均可進行厘米級精度測量，提供了最新、最可靠的數(shù)據(jù)，解決了難留證、難追溯的問題。

2020年，“江蘇省公路路域?qū)嵕耙粡垐D”作為全省高速公路、普通國省道及農(nóng)村公路路域環(huán)境路政執(zhí)法評價的工作平臺，將逐步覆蓋江蘇省近5000公里高速公路、1.4萬公里普通國省道及14.3萬公里農(nóng)村公路，推動全省公路路域環(huán)境路政執(zhí)法實景化、智能化管理。

AI圖像識別 全流程智能判斷

平臺創(chuàng)新的另一核心就是AI圖像識別技術(shù)的運用，基于卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（CNN）的低分辨率小樣本半監(jiān)督圖像識別技術(shù)，利用卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)低分辨率圖像與高分辨率圖像之間的映射關(guān)系，通過訓(xùn)練獲取卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)各層的參數(shù)。同時在卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中增加一個循環(huán)層，在增加網(wǎng)絡(luò)深度的同時，充分利用了圖像的先驗信息，有效避免了所獲得的重建圖像存在局部邊緣模糊的現(xiàn)象。利用卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)作為圖像的特征提取器，在原始小數(shù)據(jù)集中引入數(shù)據(jù)增強變換，擴充數(shù)據(jù)樣本的范圍；在此基礎(chǔ)上將大規(guī)模數(shù)據(jù)集上的源預(yù)訓(xùn)練模型在目標(biāo)小數(shù)據(jù)集上進行遷移訓(xùn)練，提取除最后全連接層之外的模型權(quán)重和圖像特征；結(jié)合源預(yù)訓(xùn)練模型提取的特征，采用層凍結(jié)方法，微調(diào)目標(biāo)小規(guī)模數(shù)據(jù)集上的卷積模型，得到最終的分類識別結(jié)果。

江蘇省公路路域環(huán)境路政管理平臺

交通路域環(huán)境“一張圖”展示

五項行動驗收工作期間，AI圖像識別技術(shù)發(fā)揮了重要作用。針對路政執(zhí)法交通要素累計識別圖像10萬張，識別準(zhǔn)確率95%。無人機3年累計采集全省交通干線數(shù)據(jù)超過4.5萬公里，搭配算法進行深度機器學(xué)習(xí)和大數(shù)據(jù)分析，輔助判定路政執(zhí)法重點項目、區(qū)域和類型等。結(jié)合無人機開展了對路域環(huán)境全幅路面和遠距離的地面數(shù)據(jù)采集，圖像識別交通全要素，高時效性地處理、轉(zhuǎn)換分析圖像數(shù)據(jù)，五項行動期間成功為全省交通干線對標(biāo)找差、精準(zhǔn)排查、驗收復(fù)查、整治銷號工作提供幫助。AI圖像識別技術(shù)識別的主要問題，如非法搭接道口、機耕道未硬化、違法建筑物、非標(biāo)廣告、堆積物、擺攤設(shè)點、垃圾箱、污染源、修車鋪洗車點，通過實踐測試顯示，識別準(zhǔn)確率達到95%。江蘇交通網(wǎng)絡(luò)總里程超過18.6萬公里，交通干線超過2.2萬公里，日常路政巡查對此需求空前旺盛，AI圖像識別技術(shù)適時地提供了一套統(tǒng)一尺度、公平公正的評價手段，進一步提高了公路路政執(zhí)法監(jiān)督工作的效率和準(zhǔn)確率。

多點實踐 迎戰(zhàn)“國評”

2017年11月，徐州市交通干線沿線環(huán)境綜合整治五項行動工作領(lǐng)導(dǎo)小組辦公室與中設(shè)航空首先開展合作，成為嘗試使用“江蘇省公路路域環(huán)境路政管理平臺”的第一個地市。中設(shè)航空嚴(yán)格按照《全省交通干線沿線環(huán)境綜合整治五項行動方案》相關(guān)指標(biāo)，客觀判定公路沿線存在的路域環(huán)境路政執(zhí)法問題，輔助指導(dǎo)一線整治人員有的放矢，開展整治工作。使用“江蘇省公路路域環(huán)境路政管理平臺”開展全面排查，覆蓋范圍廣、排查效率高，在15天內(nèi)就完成了普通國省道1012.6公里、高速公路307.1公里視頻拍攝，分析出路域環(huán)境路政執(zhí)法問題2270個。把文字、數(shù)字、現(xiàn)場實景等多類型數(shù)據(jù)有效結(jié)合，固化形成“三位一體”的實景可視化基礎(chǔ)電子臺賬，實現(xiàn)徐州市整治數(shù)據(jù)“一張圖”展示，確定各縣（市、區(qū)）整治任務(wù)清單，為實行銷號式管理及動態(tài)跟蹤考核管理提供數(shù)據(jù)支撐。

自徐州試點應(yīng)用成功后，中設(shè)航空先后運用該產(chǎn)品為南京、無錫、徐州、常州、蘇州、南通、連云港、鹽城、鎮(zhèn)江、泰州、宿遷11個地市提供服務(wù)，累計采集公路實景影像數(shù)據(jù)1.2萬公里，排查路域環(huán)境路政執(zhí)法問題7萬余處，有效輔助一線人員實施精準(zhǔn)整治，協(xié)助管理人員督查問題銷號。該平臺在江蘇省五項行動省級考核驗收工作中發(fā)揮了重要作用，做到了標(biāo)準(zhǔn)公開公平、過程透明、結(jié)果公正。路域環(huán)境實景影像和驗收成果電子地圖展示，成為13個設(shè)區(qū)市普通國省道和高速公路條線驗收通過的唯一依據(jù)。面向“國評”工作，該平臺將繼續(xù)加強公路“八無”督查管理能力，協(xié)助做好公路信息化、智能化管理工作。

未來展望 人工智能應(yīng)用前沿

中設(shè)航空正在以當(dāng)前快速發(fā)展的機器視覺技術(shù)，針對公路路面病害檢測研發(fā)基于計算機視覺AI的公路智能快檢產(chǎn)品。AI快檢產(chǎn)品銜接了多功能路況檢測車與傳統(tǒng)人車巡檢模式，提升了養(yǎng)護巡查工作效率，減少了人工處理數(shù)據(jù)的難度，同時也具備很高的分析準(zhǔn)確率。很大程度上在做到精細化道路養(yǎng)護的同時，也能迅速加強地方公路預(yù)防性養(yǎng)護的能力，幫助養(yǎng)護單位通過養(yǎng)護小修工程和養(yǎng)護大中修工程集中化處理路面病害。

目前，全國普通國省干線超73萬公里、農(nóng)村公路超396萬公里，日常的養(yǎng)護巡查需求空前旺盛。AI快檢產(chǎn)品適時地為智能巡檢提供了一套完整的標(biāo)準(zhǔn)化外業(yè)內(nèi)業(yè)操作規(guī)程，高度契合行業(yè)需求，易于快速復(fù)制推廣。AI快檢產(chǎn)品有能力也有實力為全國各基層公路管理單位做好國評前的摸底自查提供服務(wù)，有效地支撐了“十三五”全國國省干線公路養(yǎng)護評價工作。